Lukáš Novák David Stránský, Ph.D.

1. České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Nejistoty měření průtoku na stokových sítích a jejich vliv na kalibraci srážko-odtokového modelu Lukáš NovákDavid Stránský, Ph.D. Katedra zdravotního a ekologického inženýrství

2. Obsah prezentace Úvod Cíle Metodika Případová studie 5. Závěr

3. hodnota X hodnota X hrubá odchylka náhodná odchylka průměrná hodnota X interval spolehlivosti systematická odchylka „správná“ hodnota X čas pravděpodobné rozdělení funkce 1. Úvod Měření, odchylka X nejistota zdroj:Lei J. H.(1996) odchylka… rozdíl mezi „správnou“ a měřenou hodnotou nejistota… statisticky definovaný interval v němž se nachází „správná“ hodnota měřené veličiny

4. nutnost kalibrace modelu • srážková data • data o průtocích ve s.s. 1. Úvod • kvalita výstupů modelu při kalibraci nemůže být lepší než kvalita použitých naměřených dat Srážko-odtokové simulační modely • kvalita dat • kvalita měření …A Guide to Short Term Flow Surveys of Sewer Systems (1987) • nejistota … Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (1993)

5. identifikace nejistoty měření průtoků • kvantifikace nejistoty měření průtoku způsobené použitou monitorovací sestavou • vyhodnocení vlivu kvantifikované dílčí nejistoty na kalibraci s.-o. modelu • aplikace – modelový příklad 2. Cíle

6. Identifikace nejistot • Kvantifikace nejistot • Aplikace kvantifikovaných nejistot na kalibraci s.-o. modelu 3. Metodika

7. zdroj:Richard Allitt Associates Ltd. (2005) • měřící přístroje a systémy • použité metody měření • podmínky měření • konstanty a součinitelé použité při vyhodnocení • vztahy, závislosti a metody použité pro vyhodnocení 3.1 Identifikace nejistoty měření průtoku Zdroje nejistoty vhodný X nevhodný měrný profil

8. nejistota určení profilu potrubí nejistota měření výšky plnění zdroj:EPA (2003) nejistota GAIN nejistota měření max. rychlosti metoda rychlost/plocha • ultrazvukové měření výšky plnění • ultrazvukové měření maximální rychlosti 3.1 Identifikace nejistoty měření průtoku Použitá metoda měření nejistota použité monitorovací sestavy Q = S .vmax .GAIN

9. 3.2 Kvantifikace nejistoty měření průtoku Typy nejistot • nejistota typu A • výsledkem statistické analýzy souboru měření • počet měření n ≥ 10 • nejistota typu B • vychází z jiného než statistického vyhodnocení • je možno odhadnout i vliv náhodných odchylek • vychází se z dílčích nejistot jednotlivých zdrojů uBzi • součinitel zvolené aproximace rozdělení pravděpodobnosti … k • kombinovaná nejistota

10. 3.2 Kvantifikace nejistoty měření průtoku Propagace dílčích nejistot • metoda citlivostní analýzy • rozšířená nejistota 95% hladina spolehlivosti … kr = 1,96

11. 3.3 Aplikace kvantifikované nejistoty na kalibraci s.-o. modelu Q[m3/h] Q[m3/h] Vs Vm X Qp,s Qp,m Čas [h] Čas [h] Porovnání simulovaných a naměřených veličin měřený hydrogram simulovaný hydrogram • kritéria pro posouzení • celkový objem události • maximální průtok

12. zdroj:ADS Environmental Services (2004) • dešťová kanalizace v Praze - Kunraticích • plocha odvodňovaného území 12,4 ha • 52% nepropustných ploch 4. Případová studie • simulační prostředek MOUSE 2003 • model povrchového odtoku – metoda T/A • model proudění ve s.s. – Saint Venantovy rce. Zájmového povodí & modeling & monitoring • monitorovací kampaň • srážkoměr SR49 • průtokoměr ADS Model 3600

13. měření průtoku v měrném profilu probíhá za ideálních podmínek – „nerozvlněná“ hladina, homogenní vlastnosti vzduchu, apod. neexistuje stochastická závislost, korelovatelnost, opakovaných měření naměřené srážkové hodnoty platí pro všechna místa sledovaného povodí matematický popis s.-o. procesů v simulačním modelu naprosto věrně zachycuje reálný stav 4. Případová studie Předpoklady

14. 4. Případová studie Dílčí nejistoty měření průtoku pravděpodobnostní rozdělení funkce • normální rozdělení … k = 3 • rovnoměrné rozdělení … k = √3

15. 4. Případová studie Dílčí nejistota - určení hodnoty GAIN • standardně určena konstantou • použit simulační prostředek FLUENT • odvozena z nejistoty měření výšky plnění profilu

16. 4. Případová studie Výsledky citlivostní analýzy

17. 4. Případová studie Nejistoty měření průtoku v měrném profilu • vyhodnocení nejistoty metodou citlivostní analýzy na 95%-ní hladině spolehlivosti

18. 4. Případová studie Vliv nejistot měření průtoku při kalibraci simulačního modelu kalibrační událost - s. úhrn 4,8 mm, doba trvání 74 min verifikační událost - s. úhrn 8,4 mm, doba trvání 232 min

19. 5. Závěr • identifikovány nejistoty měření průtoku • kvantifikovány nejistoty způsobené monitorovací sestavou • min. rozšířená nejistota 3,5% na 95%-ní hl. spol. • rozšířená nejistota <10%při průtocích >10 l/s • posouzen vliv vyjádřené nejistoty na vyhodnocení kalibrace s.-o. modelu • nejistoty způsobené podmínkami měření? • jaká kritéria zvolit pro vyhodnocení modelu? • jaké odchylky mezi simulovanou a naměřenou hodnotou jsou přípustné?

20. Děkuji za pozornost